JP5397021B2 - Reduced iron production method - Google Patents
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Description
本発明は、加熱炉内で炉床を水平方向に移動する過程で炉床上の積載物の昇温を行う、移動型炉床炉を用いて鉄含有物の還元を行う方法を用いて、鉄鉱石から還元鉄を製造すると同時に、亜鉛原料として使用できる高亜鉛含有ダストを製造する方法に関する。 The present invention uses a method of reducing iron-containing materials using a mobile hearth furnace, which raises the temperature of the load on the hearth in the process of moving the hearth horizontally in a heating furnace. The present invention relates to a method for producing high-zinc-containing dust that can be used as a zinc raw material simultaneously with producing reduced iron from stone.
粗鋼生産法は、鉄鉱石より銑鉄を生産して鋼とする高炉−転炉法と、スクラップを溶解して精錬する電炉法とに大別される。中国などの新興国の台頭により、全世界的な粗鋼生産量は急激に増加しており、特に高炉−転炉法で使用する鉄鉱石の需給は逼迫し、価格が高騰すると共に、良質な鉄鉱石が入手困難となりつつあるのが今日の鉄資源の状況である。 The crude steel production method is roughly classified into a blast furnace-converter method in which pig iron is produced from iron ore to produce steel, and an electric furnace method in which scrap is melted and refined. With the rise of emerging countries such as China, the global production of crude steel is increasing rapidly. Especially, the supply and demand of iron ore used in the blast furnace-converter method is tight, the price rises, and high-quality iron ore It is the situation of today's iron resources that stones are becoming difficult to obtain.
また上記の他に、移動型炉床炉を用いた還元鉄の製造方法も知られている。移動型炉床炉法は、還元鉄に代表される還元金属を製造するプロセスのひとつであり、水平方向に移動する炉床に、鉄鉱石と固体還元材等を積載し、上方から輻射伝熱によって加熱して鉄鉱石を還元して還元鉄を製造するものである（例えば、特許文献１、２参照。）。 In addition to the above, a method for producing reduced iron using a mobile hearth furnace is also known. The moving hearth furnace method is one of the processes for producing reduced metals represented by reduced iron. Iron ore and solid reductant are loaded on the horizontally moving hearth and radiant heat transfer from above. The iron ore is reduced by heating to produce reduced iron (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
一方で、鉄鉱石と同様に全世界的に亜鉛の需要は急増しており、価格の高騰が問題となっている。亜鉛精錬にはさまざまな方法があるが、硫化鉱を酸化ばい焼して酸化亜鉛を作り、湿式や乾式で製錬して、亜鉛金属を得るのが一般的である。この亜鉛に関しても、硫化鉱や酸化亜鉛等、亜鉛原料の不足が問題となっている。 On the other hand, as with iron ore, the demand for zinc is increasing rapidly all over the world, and price increases are a problem. There are various methods for refining zinc, but it is common to make zinc oxide by oxidizing and roasting sulfide ore and then refining it wet or dry to obtain zinc metal. With regard to this zinc as well, there is a problem of shortage of zinc raw materials such as sulfide ore and zinc oxide.
上記以外に、前述の移動型炉床炉の一種である回転炉床炉を用いて、製鉄工程から排出されるダストを加熱して、鉄と亜鉛を同時に回収する手法が知られている。この方法において、回転炉床炉の排ガスから回収されるダストは原料のダストと比較して亜鉛が濃化されている。このように回転炉床炉等の製錬炉や、精錬炉を用いて製錬した後に、排ガスから回収されるダストを２次ダストとよぶ。特に亜鉛を０．１ｍａｓｓ％以上含む製鉄ダストを原料とする場合、回収される２次ダストの亜鉛濃度は１０ｍａｓｓ％を超えるものとなる。このように亜鉛濃度１０ｍａｓｓ％を超えるダストの場合、たとえばウエルツ法などの中間処理を行うことで、粗酸化亜鉛とすることができ、亜鉛製錬原料として用いることが可能である。また、亜鉛濃度１ｍａｓｓ％以上の製鉄ダストを用いる場合には、回収される２次ダストの亜鉛濃度は５０ｍａｓｓ％を超えるものとなる。この場合は、たとえばＩＳＰ法などの亜鉛精錬に使用する粗酸化亜鉛として直接使用することができる。 In addition to the above, there is known a method of simultaneously recovering iron and zinc by heating dust discharged from the iron making process using a rotary hearth furnace which is a kind of the above-mentioned mobile hearth furnace. In this method, the dust recovered from the exhaust gas from the rotary hearth furnace is enriched with zinc as compared with the dust of the raw material. The dust recovered from the exhaust gas after smelting using a smelting furnace such as a rotary hearth furnace or a smelting furnace is called secondary dust. In particular, when iron-making dust containing 0.1 mass% or more of zinc is used as a raw material, the zinc concentration of the recovered secondary dust exceeds 10 mass%. Thus, in the case of dust exceeding the zinc concentration of 10 mass%, for example, by performing an intermediate treatment such as the Wertz method, it is possible to obtain crude zinc oxide, which can be used as a zinc smelting raw material. In addition, when iron-making dust having a zinc concentration of 1 mass% or more is used, the zinc concentration of the recovered secondary dust exceeds 50 mass%. In this case, it can be directly used as crude zinc oxide used for zinc refining such as ISP method.
上記のように、鉄原料、亜鉛原料等の資源の不足が問題となっている状況下にあって、本発明者らは鉄鉱石の中に微量に含まれる亜鉛分に着目した。一部に高濃度（例えば、０．０１ｍａｓｓ％以上）に亜鉛を含有する鉄鉱石は存在するものの、大部分の鉄鉱石には０．０１ｍａｓｓ％未満の亜鉛しか含まれていない。このような通常の鉱石の場合、たとえ移動型炉床炉を用いて鉄鉱石を加熱して還元し、発生する排ガスからダストを回収しても、回収されるダスト（上記における２次ダストに相当）の亜鉛濃度は１０ｍａｓｓ％より低いものであり、前述のように亜鉛精錬原料として使用することは難しく、回収されたダストは有効利用されない場合が多かった。 As described above, the present inventors have focused on the zinc content contained in a trace amount in the iron ore in a situation where shortage of resources such as iron raw materials and zinc raw materials is a problem. Although iron ore containing zinc at a high concentration (for example, 0.01 mass% or more) exists in part, most iron ore contains less than 0.01 mass% zinc. In the case of such normal ores, even if iron ore is heated and reduced using a mobile hearth furnace and dust is recovered from the generated exhaust gas, the recovered dust (corresponding to the secondary dust in the above) ) Is lower than 10 mass%, and as described above, it is difficult to use as a zinc refining raw material, and the recovered dust is often not used effectively.
しかし、低濃度の亜鉛しか含有していないとしても、鉄の生産量は莫大であり、鉄鉱石中に含有する亜鉛量を無視することはできない。たとえば、年間１００万トンの鉄鋼を生産する際に、亜鉛濃度が０．０１ｍａｓｓ％の鉱石を使用すると、その亜鉛量は年間１６０トンに達するものとなる。 However, even if it contains only a low concentration of zinc, the amount of iron produced is enormous and the amount of zinc contained in the iron ore cannot be ignored. For example, when producing 1 million tons of steel per year, using ores with a zinc concentration of 0.01 mass%, the amount of zinc reaches 160 tons per year.
本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、移動型炉床炉を用いて鉄鉱石から還元鉄を製造する際に、鉄鉱石中の亜鉛分を、亜鉛精錬原料として使用可能な濃度で含有するダストである、高亜鉛含有ダストとして回収可能な、還元鉄製造方法を提供することにある。 The object of the present invention is to solve such problems of the prior art and use zinc content in iron ore as a zinc refining raw material when producing reduced iron from iron ore using a mobile hearth furnace. An object of the present invention is to provide a method for producing reduced iron, which can be recovered as high zinc-containing dust, which is dust contained at a high concentration.
このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）鉄鉱石と炭素系固体還元材とを混合した混合原料を移動型炉床炉の炉床上に積載し、該炉床上部から熱供給して前記混合原料を還元し、該混合原料を溶融しないかまたは一部のみ溶融させて、還元鉄を製造する際に、前記移動型炉床炉で発生するダストの一部を前記混合原料に混合して循環使用し、前記ダストの残部を高亜鉛含有ダストとして分離することを特徴とする還元鉄製造方法。
（２）混合原料中の亜鉛濃度に基づいて、高亜鉛含有ダストとして分離するダストの量を決定することを特徴とする（１）に記載の還元鉄製造方法。
（３）高亜鉛含有ダストとして分離するダストの量（ｋｇ／ｔ−Ｆｅ）を下記（Ｙ）式により決定することを特徴とする（２）に記載の還元鉄製造方法。
（高亜鉛含有ダストとして分離するダストの量（ｋｇ／ｔ−Ｆｅ））≦１０×Σ｛（原料ｉ中亜鉛濃度）×（原料ｉ原単位）｝・・・（Ｙ）
ただし、原料ｉは混合原料中の各成分を示す。
（４）高亜鉛含有ダストとして分離するダストの量（ｋｇ／ｔ−Ｆｅ）を下記（Ｚ）式により決定することを特徴とする（２）に記載の還元鉄製造方法。
（高亜鉛含有ダストとして分離するダストの量（ｋｇ／ｔ−Ｆｅ））≦２×Σ｛（原料ｉ中亜鉛濃度）×（原料ｉ原単位）｝・・・（Ｚ）
ただし、原料ｉは混合原料中の各成分を示す。
（５）移動型炉床炉で発生するダストの亜鉛濃度を分析し、該分析濃度に基づいて高亜鉛含有ダストとして分離するダストの量を決定することを特徴とする（１）に記載の還元鉄製造方法。
（６）移動型炉床炉で発生するダストの亜鉛濃度が１０ｍａｓｓ％以上になるように、高亜鉛含有ダストとして分離するダストの量を決定することを特徴とする（５）に記載の還元鉄製造方法。
（７）移動型炉床炉で発生するダストの亜鉛濃度が５０ｍａｓｓ％以上になるように、高亜鉛含有ダストとして分離するダストの量を決定することを特徴とする（５）に記載の還元鉄製造方法。
The features of the present invention for solving such problems are as follows.
(1) A mixed raw material in which iron ore and a carbon-based solid reducing material are mixed is loaded on the hearth of a mobile hearth furnace, and heat is supplied from the upper part of the hearth to reduce the mixed raw material. When producing reduced iron by not melting or partially melting, a part of the dust generated in the mobile hearth furnace is mixed with the mixed raw material and circulated, and the remainder of the dust is increased. A method for producing reduced iron, characterized in that it is separated as zinc-containing dust.
(2) The method for producing reduced iron according to (1), wherein the amount of dust to be separated as high zinc-containing dust is determined based on the zinc concentration in the mixed raw material.
(3) The method for producing reduced iron according to (2), wherein the amount (kg / t-Fe) of dust to be separated as high zinc-containing dust is determined by the following formula (Y).
(Amount of dust separated as high zinc-containing dust (kg / t-Fe)) ≦ 10 × Σ {(zinc concentration in raw material i) × (raw material i basic unit)} (Y)
However, the raw material i shows each component in a mixed raw material.
(4) The method for producing reduced iron according to (2), wherein the amount of dust (kg / t-Fe) to be separated as high zinc-containing dust is determined by the following equation (Z).
(Amount of dust to be separated as high zinc-containing dust (kg / t-Fe)) ≦ 2 × Σ {(Zinc concentration in raw material i) × (raw material i basic unit)} (Z)
However, the raw material i shows each component in a mixed raw material.
(5) The reduction according to (1), wherein the zinc concentration of dust generated in a mobile hearth furnace is analyzed, and the amount of dust separated as high zinc-containing dust is determined based on the analysis concentration Iron manufacturing method.
(6) The reduced iron according to (5), wherein the amount of dust to be separated as high zinc-containing dust is determined so that the zinc concentration of dust generated in the mobile hearth furnace is 10 mass% or more. Production method.
(7) The reduced iron according to (5), wherein the amount of dust separated as high zinc-containing dust is determined so that the zinc concentration of dust generated in the mobile hearth furnace is 50 mass% or more. Production method.
本発明によれば、還元鉄を製造するとともに、鉄鉱石中に含まれる亜鉛分を高亜鉛含有ダストとして回収することができ、亜鉛精錬用の原料を得ることができる。これにより鉄鉱石中に含まれる亜鉛資源を有効に利用することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while producing reduced iron, the zinc content contained in iron ore can be collect | recovered as high zinc containing dust, and the raw material for zinc refining can be obtained. This makes it possible to effectively use the zinc resource contained in the iron ore.
本発明者らは還元鉄を製造するに当たり、移動型炉床炉を用いることを考えた。移動型炉床炉を用いた還元鉄の製造方法は上記のように還元金属を製造するプロセスのひとつであり、水平方向に移動する炉床に、鉄鉱石と固体還元材等を積載し、上方から輻射伝熱によって加熱して鉄鉱石を還元して還元鉄を製造するものである。 The present inventors considered using a mobile hearth furnace to produce reduced iron. The method for producing reduced iron using a mobile hearth furnace is one of the processes for producing reduced metal as described above, and iron ore and solid reductant are loaded on the hearth moving in the horizontal direction. Is heated by radiant heat transfer to reduce iron ore to produce reduced iron.
この移動型炉床炉は、加熱炉の炉床が水平に移動する過程で加熱を施す炉であり、水平に移動する炉床とは、図１に示すような回転移動の形態を有するのが代表的であり、この形態の移動型炉床炉は、特に回転炉床炉と呼ばれている。本発明ではこのような移動型炉床炉、特に回転炉床炉を用いて高亜鉛含有鉄鉱石を還元処理して還元鉄を製造するものである。以下において、移動型炉床炉として回転炉床炉を用いる場合について本発明を説明する。 This movable hearth furnace is a furnace that heats in the process of the horizontal movement of the hearth of the heating furnace, and the horizontally moving hearth has a form of rotational movement as shown in FIG. This type of mobile hearth furnace is typically called a rotary hearth furnace. In the present invention, reduced iron is produced by reducing iron-rich iron ore using such a mobile hearth furnace, particularly a rotary hearth furnace. Below, this invention is demonstrated about the case where a rotary hearth furnace is used as a mobile hearth furnace.
図１を用いて本発明に用いる回転炉床炉の一実施形態を説明する。回転炉床炉１は、図１に示すように、予熱帯２ａ、還元帯２ｂおよび冷却帯２ｄに区画された炉体２にて、回転移動する炉床３を覆ってなるものである。この上に原料である混合原料４が装入される。混合原料の詳細については後述する。混合原料は以下に述べるように塊成化することもできる。回転炉床３を覆う炉体２は耐火物が張られている。さらに炉床耐火物の保護のために、炉床３の上に炭材を積載し、その上に原料４を積層する場合もある。ここで積層とは、積載した炭材の上にさらに原料４を積載することを意味するものである。また、炉体２にはバーナー５が設置され、このバーナー５での燃料燃焼熱を熱源として、回転炉床３上の混合原料４中の鉄鉱石を還元する。なお、図１において、６は原料を回転炉床３上に装入する装入装置、７は還元物を排出する排出装置、８は冷却装置である。一般的に炉温は１３００℃程度に抑えられる。これは炉体耐火物寿命を伸ばすことに効果があるためである。本発明は混合原料を積極的に溶融するものではないが、還元の過程でその一部が溶融するような場合も、本発明の範囲内に含まれるものとする。
An embodiment of a rotary hearth furnace used in the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the rotary hearth furnace 1 covers a hearth 3 that rotates and moves in a
鉄鉱石は、その産地によって量に差はあるものの脈石成分を含んでいる。また、炭素系固体還元材の代表例である石炭、石炭チャー、コークスには灰分が含まれている。そのために、還元操作のみを行う移動炉床炉法では、高炉−転炉法とは異なり、成品である還元鉄に脈石が混入することは不可避であり、さらに還元材からの灰分も成品に付着し混入する可能性がある。したがって、本発明で得られる還元鉄は、脈石成分、灰分が充分に分離されていないので、みかけ密度（但し、回転炉床炉から排出されたなりの、圧縮等を行なう前の状態）が５０００ｋｇ／ｍ3未満の状態となっている。 Iron ore contains a gangue component, although the amount of iron ore varies depending on the production area. Moreover, ash is contained in coal, coal char, and coke, which are representative examples of carbon-based solid reducing materials. Therefore, unlike the blast furnace-converter method, the moving hearth furnace method that performs only the reduction operation inevitably contains gangue in the reduced iron that is the product, and the ash content from the reducing material is also in the product. There is a possibility of adhering and mixing. Therefore, the reduced iron obtained in the present invention is not sufficiently separated from the gangue component and ash, so the apparent density (however, the state before being compressed and discharged from the rotary hearth furnace). It is in a state of less than 5000 kg / m 3 .
回転炉床炉で発生する排ガスは炉外に排気され、常温空気による希釈もしくは冷却水噴霧により２００℃程度に冷却される。この排ガスに含有されるダストはバグフィルターなどにより、回収される。一般に２次ダストと呼ばれるこの回収されるダストには亜鉛が含有されている。このようなダスト回収を行う回転炉床炉の一般的な設備フローの概略図を図３に示す。 Exhaust gas generated in the rotary hearth furnace is exhausted outside the furnace and cooled to about 200 ° C. by dilution with room temperature air or spraying with cooling water. Dust contained in the exhaust gas is collected by a bag filter or the like. This recovered dust, generally called secondary dust, contains zinc. FIG. 3 shows a schematic diagram of a general equipment flow of a rotary hearth furnace that performs such dust recovery.
図３において、鉱石ホッパー１１、石炭ホッパー１２から排出された鉄鉱石、石炭は混合機１４（必要に応じてペレタイザー等を用いる）で混合して混合原料とし、回転炉床炉１５で加熱して還元して還元鉄となり還元鉄排出口１６から排出される。回転炉床炉１５で発生した排ガスは吸引ファン１９により吸引され煙突２０から排出されるが、その際に、排ガスダクト用バグフィルター１７でダスト回収を行う。回収されたダストは粉体搬送用ローリー１８等を用いて搬出する。
In FIG. 3, iron ore and coal discharged from the ore hopper 11 and the coal hopper 12 are mixed by a mixer 14 (using a pelletizer or the like if necessary) to be a mixed raw material and heated in a
これに対して本発明では、この回転炉床炉で発生する排ガスから回収されるダスト（２次ダスト）の一部を前述の混合原料の一部として使用する。すなわち鉄鉱石、固体還元材に加えて回転炉床炉から発生する排ガスから回収されるダストを混合して混合原料としてから回転炉床に積載する。このような、製錬を行った回転炉床炉自体から発生するダストを他所で発生したダストと区別して、特に自家発生ダストと呼ぶこととする。 On the other hand, in this invention, a part of dust (secondary dust) collect | recovered from the waste gas generated in this rotary hearth furnace is used as a part of above-mentioned mixed raw material. That is, in addition to iron ore and solid reducing material, dust recovered from exhaust gas generated from the rotary hearth furnace is mixed to be a mixed raw material and then loaded on the rotary hearth. Such dust generated from the rotary hearth furnace itself that has been smelted is distinguished from dust generated elsewhere and is particularly referred to as self-generated dust.
他所で発生したダストとしては、高炉ダスト、製鋼ダスト、電気炉ダスト等があるが、これらの他の施設で発生して回収したダストは本発明の目的を逸脱しない程度であれば、本発明で用いる混合原料に混合して用いることもできる。 Dust generated elsewhere includes blast furnace dust, steelmaking dust, electric furnace dust, etc., but the dust generated and recovered in these other facilities is within the scope of the present invention as long as it does not deviate from the purpose of the present invention. It can also be used by mixing with the mixed raw material to be used.
図２に、本発明方法に用いる設備フローの一実施形態を示す。この設備は図３に示す従来方法で用いる設備に対して、自家発生ダスト搬送コンベアー２１と自家発生ダスト貯蔵ホッパー２２が追加されたものになっている。自家発生ダスト搬送コンベアー２１は２１ａと２１ｂとに分岐しており、自家発生ダスト搬送コンベアー２１ａで自家発生ダストの一部を加熱前の混合原料に混合して循環使用し、自家発生ダスト搬送コンベアー２１ｂで自家発生ダストの一部（循環利用した残部）を分離して抜き出することができる。抜き出されるダストは、微粉であるため、たとえば粉体搬送用ローリー１８などを用いて搬送される。
FIG. 2 shows an embodiment of the equipment flow used in the method of the present invention. This equipment has a self-generated
図２においては自家発生ダストを一次保管する自家発生ダスト貯蔵ホッパー２２を設けているが、自家発生ダストを循環利用できる設備であれば良く、これは必須ではない。ただし、このように自家発生ダスト貯蔵ホッパー２２を設けることにより、トラブル発生時などに容易に自家発生ダストの供給を停止することができることや、自家発生ダスト貯蔵ホッパーに貯留している間に、自家発生ダストを分析し、その亜鉛濃度組成を確認してから、自家発生ダスト搬送コンベアー２１ｂで抜き出す量を調整することも可能となる、などの利点がある。分析を行なうことで、確認した自家発生ダストの亜鉛濃度組成に応じて、自家発生ダスト搬送コンベアー２１ｂで抜き出した自家発生ダストを、直接亜鉛精錬の原料として使用したり、キルンなどの中間処理を行なった後に亜鉛精錬に利用するなどの判断を行うことができる。
In FIG. 2, a self-generated
回転炉床炉で発生する排ガス中のダストのうち、混合原料に混合して循環使用する自家発生ダストの残部である、分離して抜き出す自家発生ダストの量（以下、「抜き出し量」と記載する。）は常時一定である必要は無い。たとえば、粉体搬送用ローリーなどの搬出手段が常時確保できない場合は当然のことながら、抜き出しは間欠的になる。よって、抜き出し量の管理はある一定期間の平均として取り扱うことが望ましい。たとえば、１週間から１月程度の期間の平均値として、取り扱うのが一般的である。 Of the dust in the exhaust gas generated in the rotary hearth furnace, the amount of the self-generated dust that is separated and extracted, which is the remainder of the self-generated dust that is mixed and mixed with the mixed raw material (hereinafter referred to as “extraction amount”) .) Need not always be constant. For example, when the unloading means such as a powder conveying lorry cannot be secured at all times, the extraction is of course intermittent. Therefore, it is desirable to manage the extraction amount as an average over a certain period. For example, it is generally handled as an average value for a period of about one week to one month.
自家発生ダスト中に含有されている、混合原料として、再度、回転炉床炉内に装入された亜鉛分は炉内において還元揮発し、排ガスとともに炉外へ排出され、再度自家発生ダストになる。このように自家発生ダストの循環使用を行うことにより、自家発生ダスト中の亜鉛濃度は上昇し、高亜鉛含有ダストとして抜き出すことが可能となり、これを亜鉛精錬の原料として使用する際の利用価値を高めることになる。 As a mixed raw material contained in self-generated dust, the zinc content charged again in the rotary hearth furnace is reduced and volatilized in the furnace, and is discharged out of the furnace together with the exhaust gas to become self-generated dust again. . By circulating the self-generated dust in this way, the zinc concentration in the self-generated dust increases, and it becomes possible to extract it as high-zinc-containing dust, and the utility value when using this as a raw material for zinc refining is improved. Will increase.
ただし、自家発生ダストを全量循環利用し続けると、自家発生ダストの発生量は増加し続け、除塵装置の処理能力を超えて、操業が破綻するため、一定量以上を抜き出して分離することが必要になる。一方で自家発生ダストの抜き出し量が多くなると、自家発生ダスト中で亜鉛は濃化されなくなり、分離した自家発生ダストの亜鉛精錬工程における利用価値が下がる。これを防止するために自家発生ダストの抜き出し量を適正に管理する必要がある。 However, if the amount of self-generated dust continues to be recycled, the amount of self-generated dust will continue to increase, exceeding the processing capacity of the dust remover and causing the operation to fail. become. On the other hand, when the amount of self-generated dust is increased, zinc is not concentrated in the self-generated dust, and the utility value of the separated self-generated dust in the zinc refining process decreases. In order to prevent this, it is necessary to properly manage the amount of self-generated dust extracted.
自家発生ダストの抜き出し量である、高亜鉛含有ダストとして分離するダストの量は、混合原料中の亜鉛濃度に基づいて決定することが好ましい。混合原料中の亜鉛濃度は、混合原料の状態での亜鉛濃度を分析したり、混合原料の各原料中の亜鉛濃度を分析したりすることで求めることができる。 The amount of dust to be separated as high zinc-containing dust, which is the amount of self-generated dust, is preferably determined based on the zinc concentration in the mixed raw material. The zinc concentration in the mixed raw material can be determined by analyzing the zinc concentration in the state of the mixed raw material or by analyzing the zinc concentration in each raw material of the mixed raw material.
回転炉床炉における物質バランスを考慮すると混合原料中に含有される亜鉛量は自家発生ダストから分離されて抜き出される亜鉛量と同じにならなければならないため、下記（Ｘ）式が成立する。なお（Ｘ）式は一般的な式であり、鉄鉱石以外の原料にも亜鉛分が含まれることを考慮して、フラックスや石炭などに亜鉛が含まれる場合や、混合原料の一部として他所で発生したダストを使用する場合についてのものである。 Considering the material balance in the rotary hearth furnace, the amount of zinc contained in the mixed raw material must be the same as the amount of zinc separated and extracted from the self-generated dust, so the following equation (X) holds. The formula (X) is a general formula. In consideration of the fact that raw materials other than iron ore also contain zinc, when the zinc is contained in flux or coal, etc. This is for the case of using dust generated in
Σ｛（原料ｉ中亜鉛濃度）×（原料ｉ原単位）｝＝（自家発生ダスト亜鉛濃度）×（自家発生ダストの抜き出し量）・・・（Ｘ）
ここで、原料ｉは、混合原料中の成分を示す。例えば、鉄鉱石、フラックス、石炭、他所で発生したダスト等である。なお、原料ｉ原単位とは還元鉄１トンを製造するために必要な原料ｉ量であり、自家発生ダストの抜き出し量は還元鉄１トンを製造するときに、自家発生ダストのうち循環使用せず、高亜鉛含有ダストとして抜き出すダスト量である。Σは各原料ｉについての亜鉛濃度と原単位の積を合算することを示すものである。
Σ {(zinc concentration in raw material i) × (raw material i basic unit)} = (self-generated dust zinc concentration) × (extraction amount of self-generated dust) (X)
Here, the raw material i shows the component in a mixed raw material. For example, iron ore, flux, coal, dust generated elsewhere. The basic unit of raw material i is the amount of raw material i necessary to produce 1 ton of reduced iron. The amount of self-generated dust extracted is the amount of self-generated dust that can be recycled when producing 1 ton of reduced iron. The amount of dust extracted as high zinc-containing dust. Σ indicates that the product of the zinc concentration and the basic unit for each raw material i is added up.
鉄鉱石以外の原料に亜鉛分が含まれない場合等、他の成分の影響が無視できる場合については上記（Ｘ）式は下記の（Ｘ２）式のように示すことができる。 When the influence of other components is negligible, such as when the raw material other than iron ore does not contain zinc, the above formula (X) can be expressed as the following formula (X2).
（鉄鉱石中亜鉛濃度）×（鉄鉱石原単位）＝（自家発生ダスト亜鉛濃度）×（自家発生ダストの抜き出し量）・・・（Ｘ２）
なお、鉄鉱石原単位とは還元鉄１トンを製造するために必要な鉄鉱石量であり、自家発生ダスト抜き出し量は還元鉄１トンを製造するときに、自家発生ダストのうち循環使用せず、高亜鉛含有ダストとして抜き出すダスト量である。
(Zinc concentration in iron ore) x (iron ore unit) = (self-generated dust zinc concentration) x (amount of self-generated dust extracted) ... (X2)
The iron ore unit is the amount of iron ore necessary to produce 1 ton of reduced iron, and the amount of self-generated dust extracted is not recycled from the self-generated dust when producing 1 ton of reduced iron. This is the amount of dust extracted as high zinc-containing dust.
本発明者らは自家発生ダストを循環利用する際の亜鉛濃度について研究を進め、混合原料中亜鉛濃度と自家発生ダスト中亜鉛濃度について、以下のような関係を発見した。 The inventors of the present invention have made researches on the zinc concentration when recycling self-generated dust, and have found the following relationship between the zinc concentration in the mixed raw material and the zinc concentration in the self-generated dust.
自家発生ダストを分析すると亜鉛以外にＦｅ2Ｏ3／ＣやＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3などの混合原料成分が含有されている。これら亜鉛以外の成分は原料が直接もしくは粉化して炉内ガスに吹き飛ばされ、回転炉床炉から排出され自家発生ダストに混合したものであると考えられる。また、自家発生ダストの排出量と亜鉛以外の成分濃度の積は回転炉床炉の場合ほぼ一定となる。これは回転炉床炉内から吹き飛ばされ飛散する原料質量と装入される原料の比率がほぼ一定であることを示している。ちなみに、飛散率は条件によって多少変化があるものの投入原料の０．５〜１ｍａｓｓ％になるのが常である。 When self-generated dust is analyzed, mixed raw material components such as Fe 2 O 3 / C, SiO 2 , and Al 2 O 3 are contained in addition to zinc. These components other than zinc are considered to be those in which the raw material is directly or pulverized and blown off into the furnace gas, discharged from the rotary hearth furnace, and mixed with self-generated dust. In addition, the product of the amount of self-generated dust and the concentration of components other than zinc is almost constant in the case of a rotary hearth furnace. This indicates that the ratio of the raw material mass blown and scattered from the rotary hearth furnace to the charged raw material is almost constant. Incidentally, although the scattering rate varies somewhat depending on conditions, it is usually 0.5 to 1 mass% of the input raw material.
抜き出した高亜鉛含有ダストを亜鉛製錬工程において使用することを考慮すれば、適正な亜鉛濃度は以下に示すようになり、望ましい自家発生ダストの混合原料への混合率を規定することが可能となる。 Considering the use of the extracted high-zinc content dust in the zinc smelting process, the appropriate zinc concentration is as shown below, and it is possible to specify the desired mixing ratio of self-generated dust to the mixed raw material Become.
まず、自家発生ダストの亜鉛濃度が１０ｍａｓｓ％以上であれば、このダストを高亜鉛含有ダストとして抜き出し、ウエルツ法などにて処理して、粗酸化亜鉛を得ることができる。上記（Ｘ）式を用いれば１０ｍａｓｓ％以上の亜鉛濃度を得るためには自家発生ダストの抜き出し量は以下の（Ｙ）式を満たす必要がある。原料ｉは、上記と同様混合原料中の成分を示す。 First, if the zinc concentration of the self-generated dust is 10 mass% or more, this dust can be extracted as a high zinc-containing dust and treated by the Welts method or the like to obtain crude zinc oxide. If the above formula (X) is used, the amount of self-generated dust extracted must satisfy the following formula (Y) in order to obtain a zinc concentration of 10 mass% or more. The raw material i shows the component in a mixed raw material similarly to the above.
（自家発生ダストの抜き出し量（ｋｇ／ｔ−Ｆｅ））≦１０×Σ｛（原料ｉ中亜鉛濃度）×（原料ｉ原単位）｝・・・（Ｙ）
鉄鉱石以外の原料に亜鉛分が含まれない場合等、他の成分の影響が無視できる場合については上記（Ｙ）式は、下記の（Ｙ２）式で示される。
（自家発生ダストの抜き出し量（ｋｇ／ｔ−Ｆｅ））≦１０×（鉱石中亜鉛濃度）×（鉱石原単位）・・・（Ｙ２）
また、自家発生ダストの亜鉛濃度が５０ｍａｓｓ％以上であれば、このダストを高亜鉛含有ダストとして抜き出し、直接処理して、粗酸化亜鉛を得ることができる。上記（Ｗ）式を用いれば１０ｍａｓｓ％以上の亜鉛濃度を得るためには自家発生ダスト抜き出し量は以下の（Ｚ）式を満たす必要がある。原料ｉは、上記と同様混合原料中の成分を示す。
(Amount of self-generated dust extracted (kg / t-Fe)) ≦ 10 × Σ {(zinc concentration in raw material i) × (raw material i basic unit)} (Y)
In the case where the influence of other components can be ignored, such as when the raw material other than iron ore does not contain zinc, the above formula (Y) is expressed by the following formula (Y2).
(Amount of self-generated dust extracted (kg / t-Fe)) ≦ 10 × (zinc concentration in ore) × (ore unit) (Y2)
Moreover, if the zinc concentration of self-generated dust is 50 mass% or more, this dust can be extracted as high zinc-containing dust and directly processed to obtain crude zinc oxide. If the above formula (W) is used, in order to obtain a zinc concentration of 10 mass% or more, the self-generated dust extraction amount needs to satisfy the following formula (Z). The raw material i shows the component in a mixed raw material similarly to the above.
（自家発生ダストの抜き出し量(ｋｇ／ｔ−Ｆｅ））≦２×Σ｛（原料ｉ中亜鉛濃度）×（原料ｉ原単位）｝・・・（Ｚ）
鉄鉱石以外の原料に亜鉛分が含まれない場合等、他の成分の影響が無視できる場合については上記（Ｚ）式は、下記の（Ｚ２）式で示される。
(Extracted amount of self-generated dust (kg / t-Fe)) ≦ 2 × Σ {(Zinc concentration in raw material i) × (raw material i basic unit)} (Z)
When the influence of other components is negligible, such as when the raw material other than iron ore does not contain zinc, the above formula (Z) is expressed by the following formula (Z2).
（自家発生ダストの抜き出し量(ｋｇ／ｔ−Ｆｅ））≦２×（鉱石中亜鉛濃度）×（鉱石原単位）・・・（Ｚ２）
なお、上記において「自家発生ダストの抜き出し量」は、「高亜鉛含有ダストとして分離するダストの量」と同意である。
(Amount of self-generated dust extracted (kg / t-Fe)) ≦ 2 × (Zinc concentration in ore) × (Ore basic unit) (Z2)
In the above, “the amount of self-generated dust extracted” is the same as “the amount of dust separated as high zinc-containing dust”.
また、一方で、高亜鉛含有ダストとして分離するダストの量は、移動型炉床炉で発生するダストの亜鉛濃度を分析し、分析した濃度に基づいて決定することもできる。移動型炉床炉で発生するダストの亜鉛濃度が高ければ、高亜鉛含有ダストとして分離するダストの量を増やし、移動型炉床炉で発生するダストの亜鉛濃度が低ければ、高亜鉛含有ダストとして分離するダストの量を減らすというように、フィードバック制御を行ないながら移動型炉床炉の操業を行うことで、高亜鉛含有ダストとして分離するダストの亜鉛濃度を所定値とすることができる。 On the other hand, the amount of dust to be separated as high zinc-containing dust can be determined based on the analyzed concentration by analyzing the zinc concentration of dust generated in the mobile hearth furnace. If the zinc concentration of dust generated in the mobile hearth furnace is high, the amount of dust separated as high zinc-containing dust is increased, and if the zinc concentration of dust generated in the mobile hearth furnace is low, it is determined as high zinc-containing dust. By operating the mobile hearth furnace while performing feedback control so as to reduce the amount of dust to be separated, the zinc concentration of dust to be separated as high zinc-containing dust can be set to a predetermined value.
上記したように高亜鉛含有ダストとして分離するダスト（自家発生ダスト）の亜鉛濃度が１０ｍａｓｓ％以上であれば、ウエルツ法などにて処理して、粗酸化亜鉛を得ることができるので、移動型炉床炉で発生するダストの亜鉛濃度が１０ｍａｓｓ％以上になるように、高亜鉛含有ダストとして分離するダストの量を決定することが好ましい。 As described above, if the zinc concentration of dust (self-generated dust) to be separated as high zinc-containing dust is 10 mass% or more, it can be processed by the Wertz method or the like to obtain crude zinc oxide. It is preferable to determine the amount of dust to be separated as high zinc-containing dust so that the zinc concentration of dust generated in the floor furnace is 10 mass% or more.
また、高亜鉛含有ダストとして分離するダスト（自家発生ダスト）の亜鉛濃度が５０ｍａｓｓ％以上であれば、直接処理して、粗酸化亜鉛を得ることができるので、移動型炉床炉で発生するダストの亜鉛濃度が５０ｍａｓｓ％以上になるように、高亜鉛含有ダストとして分離するダストの量を決定することが好ましい。 Further, if the zinc concentration of dust (self-generated dust) separated as high zinc-containing dust is 50 mass% or more, it can be directly processed to obtain crude zinc oxide, so dust generated in a mobile hearth furnace It is preferable to determine the amount of dust to be separated as high zinc-containing dust so that the zinc concentration of the steel becomes 50 mass% or more.
上記のように、高亜鉛含有ダストとして分離するダストの量は、混合原料中の亜鉛濃度、または移動型炉床炉で発生するダストの亜鉛濃度に基づいて決定することが好ましいが、どちらの亜鉛濃度を用いるかについては、それぞれに以下の様な特色があり、実施する場合の状況を鑑みて、どちらを採用するかを決定することが望ましい。 As described above, the amount of dust to be separated as the high zinc-containing dust is preferably determined based on the zinc concentration in the mixed raw material or the zinc concentration of dust generated in the mobile hearth furnace. Regarding the use of the density, each has the following features, and it is desirable to decide which one to use in consideration of the situation in the case of implementation.
鉱石などの原料は一般的に均質である場合が多く、亜鉛濃度の経時的な変化が少ない。よって、分析を頻繁に行わなくても、大きく変動することがない。これに対して、移動型炉床炉で発生するダストの亜鉛濃度は、ダストの抜き出し量に応じて、常に変化する。よって、頻繁に分析を行い自らの意図する濃度（上記の場合は５０ｍａｓｓ％、もしくは１０ｍａｓｓ％である。）であるかを確認しなければならない。そのため、サンプリングおよび分析の費用が増大する傾向がある。 In general, raw materials such as ores are often homogeneous, and change in zinc concentration over time is small. Therefore, even if the analysis is not performed frequently, it does not fluctuate greatly. On the other hand, the zinc concentration of dust generated in a mobile hearth furnace always changes according to the amount of dust extracted. Therefore, it is necessary to perform analysis frequently to confirm whether the concentration is intended (in the above case, 50 mass% or 10 mass%). This tends to increase the cost of sampling and analysis.
一方で、高亜鉛含有ダスト（自家発生ダスト）は、例えば亜鉛精錬用原料として使用するためには、一定の品質を補償しなければならない。亜鉛濃度は最も重要な品質指標であり、移動型炉床炉で発生するダストの亜鉛濃度を監視し、必要品質を確保できるもののみを亜鉛精錬用原料等の製品とすることは品質管理上、優れた方法であると言える。これに対して原料を分析等して、混合原料中の亜鉛濃度の基づいて高亜鉛含有ダストとして分離するダストの量を決定する方法では、抜き出す高亜鉛含有ダストの亜鉛濃度が必要品質を確保できているか、確認することができないため、品質管理上は劣っている。 On the other hand, in order to use high zinc-containing dust (self-generated dust) as a raw material for zinc refining, for example, a certain quality must be compensated. Zinc concentration is the most important quality indicator, mobile furnace monitors concentration of zinc dust generated in bed furnace, be a product such as only the raw material for zinc smelting it can ensure the required quality on the quality control, It can be said that it is an excellent method. On the other hand, in the method of analyzing the raw material and determining the amount of dust to be separated as high zinc-containing dust based on the zinc concentration in the mixed raw material, the zinc concentration of the high zinc-containing dust extracted can ensure the required quality. The quality control is inferior because it cannot be confirmed.
すなわち、高亜鉛含有ダストの品質管理と分析コストの状況に応じて、どちらの方法を取るべきであるかを判断することとなる。 That is, it is determined which method should be taken according to the situation of quality control and analysis cost of high zinc content dust.
回転炉床炉を用いて、鉄鉱石を還元処理する際には、炭素系固体還元材とともに混合して回転移動する炉床上に積載するものとする。炭素系固体還元材とは、石炭、コークス、黒鉛などである。 When iron ore is reduced using a rotary hearth furnace, the iron ore is mixed with the carbon-based solid reducing material and loaded on the hearth that rotates and moves. The carbon-based solid reducing material is coal, coke, graphite or the like.
鉄鉱石が塊鉱石の場合、粉砕の上でたとえば粒径１０ｍｍ以下の鉱石粉としてから、炭素系固体還元材等と混合して回転炉床に積載し、還元することができる。 When the iron ore is a lump ore, it can be reduced to, for example, an ore powder having a particle size of 10 mm or less after being pulverized, and then mixed with a carbon-based solid reducing material and loaded on a rotary hearth.
鉄鉱石が微粉鉱石の場合（粒径３ｍｍ以下）には、炭素系固体還元材とともに塊成化して、炭材内装ペレットとして用いることもできる。塊成化した原料は加熱時の飛散が少なく、ダストの亜鉛濃度を向上させることができる。同様に圧縮成型して、ブリケットとしてから使用することもできる。また、塊成化時、ベントナイトなどの無機バインダー、糖蜜、コーンスターチなどの有機バインダーを混合して、より強度を高めることもできる。これらペレットやブリケットは水分を蒸発させてから、使用することも可能である。 When the iron ore is a fine ore (particle size of 3 mm or less), it can be agglomerated together with a carbon-based solid reducing material and used as a carbonaceous material interior pellet. The agglomerated raw material is less scattered during heating and can improve the zinc concentration of dust. Similarly, it can be compression molded and used as a briquette. Further, at the time of agglomeration, an inorganic binder such as bentonite and an organic binder such as molasses and corn starch can be mixed to further increase the strength. These pellets and briquettes can be used after the moisture is evaporated.
一方で、鉄鉱石を粉状のままで使用することも効果的である。粉原料のまま使用することにより、塊を製造するための設備費用、塊を製造するための電力、バインダーなどの費用が不要になり、経済性向上に寄与することができる。 On the other hand, it is also effective to use iron ore as it is in powder form. By using the powder raw material as it is, the cost of equipment for producing the lump, the power for producing the lump, the cost of the binder, etc. are not required, which can contribute to the improvement of economy.
回転炉床炉で鉄鉱石を還元する際の加熱温度は、１２５０℃以上とすることが好ましい。回転炉床炉内の最高温度を１２５０℃以上とすることにより、炉内および炉内で還元する原料は高温となる。１２５０℃以上とすることで、還元反応が早くなり、高速に還元鉄を製造することが可能となる。本発明において、加熱温度の上限は混合原料が完全に溶融することのない温度（１４５０℃未満）であるが、通常の操業においては１４００℃未満に制御される。 The heating temperature when reducing iron ore in a rotary hearth furnace is preferably 1250 ° C. or higher. By setting the maximum temperature in the rotary hearth furnace to 1250 ° C. or higher, the raw material to be reduced in the furnace and the furnace becomes high temperature. By setting it as 1250 degreeC or more, a reduction reaction becomes quick and it becomes possible to manufacture reduced iron at high speed. In the present invention, the upper limit of the heating temperature is a temperature at which the mixed raw material is not completely melted (less than 1450 ° C.), but is controlled to be less than 1400 ° C. in normal operation.
炉床上に炭材を積載し、該炭材の上に鉄鉱石を含む混合原料を積層することにより、一部溶融した混合原料が炉床の耐火物を侵食することを防止することが可能になる。耐火物侵食の際には鉄分が耐火物に取り込まれるため、炉床の耐火物の侵食を防止することで鉄分のロスが少なくなり、還元鉄の生産性向上に寄与することができる。 By loading a carbonaceous material on the hearth and laminating a mixed raw material containing iron ore on the carbonaceous material, it is possible to prevent the partially molten mixed raw material from eroding the refractory on the hearth Become. Since iron is taken into the refractory during refractory erosion, iron loss is reduced by preventing erosion of the refractory in the hearth, which can contribute to improved productivity of reduced iron.
本発明方法で用いる鉄鉱石としては、高亜鉛含有鉄鉱石を用いることが好ましい。 As the iron ore used in the method of the present invention, a high zinc-containing iron ore is preferably used.
高亜鉛含有鉄鉱石とは、通常の高炉原料として利用される鉄鉱石と比較して亜鉛の含有量が高く、一般に亜鉛を０．０１ｍａｓｓ％以上、鉄を５０ｍａｓｓ％以上含有する鉄鉱石である。このような鉄鉱石を用いることで、自家発生ダスト中の亜鉛濃度をより短時間で高濃度にすることが可能であり、高亜鉛含有ダストとして分離するダストの量を増加させて効率的に亜鉛を回収することができる。高亜鉛含有鉄鉱石として用いる鉄鉱石の亜鉛含有量および鉄含有量の上限に制約はないが、鉄鉱石であることから自ずと決まり、亜鉛については例えば０．５ｍａｓｓ％程度以下、鉄については例えば７０ｍａｓｓ％程度以下である。また、高亜鉛含有鉄鉱石のＮａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ等のアルカリ成分の含有量は、酸化物換算で通常０．０８ｍａｓｓ％以上である。アルカリ成分の含有量は、１ｍａｓｓ％以下であることが好ましく、これは回転炉床炉排ガス系のつまりを予防するのに効果的である。 The high zinc-containing iron ore is an iron ore having a high zinc content as compared with an iron ore used as a normal blast furnace raw material and generally containing 0.01 mass% or more of zinc and 50 mass% or more of iron. By using such iron ore, the zinc concentration in self-generated dust can be increased to a high concentration in a shorter time, and the amount of dust to be separated as high zinc-containing dust can be increased to efficiently produce zinc. Can be recovered. There is no restriction on the upper limit of the zinc content and the iron content of the iron ore used as the high zinc-containing iron ore, but it is naturally determined from the fact that it is an iron ore. For zinc, for example, about 0.5 mass% or less, for iron, for example, 70 mass. % Or less. The content of the alkali components Na 2 O, K 2 O or the like of the high zinc-containing iron ore is usually more than 0.08 mass% in terms of oxide. The content of the alkali component is preferably 1% by mass or less, which is effective in preventing clogging of the rotary hearth furnace exhaust gas system.
以下に本発明の一実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail.
回転炉床炉の炉床上に鉄鉱石、炭素系固体還元材、自家発生ダストを含む混合原料を積載して、炉床を回転させて炉内を移動させながら昇温加熱し、空気もしくは酸素を付加した空気を炉内へ吹き込み、還元反応にて発生するＣＯもしくはＨ2を２次燃焼させる。発生する排ガスは冷却の後、排ガスに含有するダストを回収する。炉床上に残存する混合原料を充分に還元させて還元鉄を得る。 A mixed raw material containing iron ore, carbon-based solid reducing material, and self-generated dust is loaded on the hearth of the rotary hearth furnace, heated and heated while moving inside the furnace by rotating the hearth, and air or oxygen is supplied. The added air is blown into the furnace, and CO or H 2 generated by the reduction reaction is subjected to secondary combustion. After the generated exhaust gas is cooled, the dust contained in the exhaust gas is recovered. The mixed raw material remaining on the hearth is sufficiently reduced to obtain reduced iron.
一方、鉱石中の亜鉛分は酸化亜鉛として存在し、炭素系固体還元材により、還元揮発して排ガスに搬送され、冷却と同時に酸化凝集して、排ガスから分離され、自家発生ダストとして回収される。この自家発生ダストは亜鉛が濃化されており、その一部を高濃度亜鉛含有ダストとして分離して、直接もしくは再精製工程を行うことで亜鉛製錬の原料となる。 On the other hand, the zinc content in the ore exists as zinc oxide, and is reduced and volatilized by the carbon-based solid reducing material, transported to the exhaust gas, oxidizes and aggregates simultaneously with cooling, separated from the exhaust gas, and recovered as self-generated dust . This self-generated dust is concentrated in zinc, and a part of the dust is separated as high-concentration zinc-containing dust, and becomes a raw material for zinc smelting by directly or re-purifying it.
回転炉床炉の加熱時には亜鉛成分が揮発し、排ガスに搬送されると同時に炉床上に積載されている混合原料の一部が飛散して、自家発生ダストに混合する。よって、自家発生ダスト中の亜鉛濃度は揮発する亜鉛分の量と飛散する混合原料の量によって決定され、混合原料中の亜鉛濃度が高いほど自家発生ダスト中の亜鉛濃度は高くなる。 When the rotary hearth furnace is heated, the zinc component volatilizes and is transported to the exhaust gas. At the same time, a part of the mixed raw material loaded on the hearth is scattered and mixed with self-generated dust. Therefore, the zinc concentration in the self-generated dust is determined by the amount of zinc that volatilizes and the amount of the mixed raw material that scatters. The higher the zinc concentration in the mixed raw material, the higher the zinc concentration in the self-generated dust.
そして、回転炉床炉に積載する混合原料の一部として、回収した自家発生ダストの一部を循環使用することで、自家発生ダスト中の亜鉛をさらに濃縮して回収することが可能となる。 Then, by circulating and using a part of the collected self-generated dust as a part of the mixed raw material loaded on the rotary hearth furnace, it becomes possible to further concentrate and recover the zinc in the self-generated dust.
本発明の有効性を確認するために図１、２に示すものと同様の回転炉床炉および設備を用い、高亜鉛含有鉄鉱石および亜鉛含有量の低い一般的な鉱石を用いて還元鉄の製造試験を行った。また回転炉床炉で発生するダストを回収して亜鉛濃度の測定も行った。回転炉床炉のスペックを表１に示す。 In order to confirm the effectiveness of the present invention, a rotary hearth furnace and equipment similar to those shown in FIGS. 1 and 2 are used, and iron ore having a high zinc content and general ores having a low zinc content are used. A production test was conducted. The dust generated in the rotary hearth furnace was collected and the zinc concentration was measured. Table 1 shows the specifications of the rotary hearth furnace.
使用した鉱石の組成を表２に示す。 Table 2 shows the composition of the ore used.
鉱石Ａは高亜鉛含有鉄鉱石であり、鉱石Ｂは亜鉛含有量の低い一般的な鉱石である。脈石分および鉄分は両者でほぼ同じであるが、鉱石Ａの亜鉛濃度は鉱石Ｂの５０倍程度である。 Ore A is a high zinc content iron ore, and ore B is a common ore with a low zinc content. The gangue and iron contents are almost the same in both cases, but the zinc concentration of ore A is about 50 times that of ore B.
鉱石と、炭素系固体還元材としての石炭とを混合して混合原料とした。表３に使用した石炭の組成を示す。 The ore and coal as a carbon-based solid reducing material were mixed to obtain a mixed raw material. Table 3 shows the composition of the coal used.
表４に回転炉床炉の操業条件、混合原料の配合量、自家発生ダストの抜き出し量、自家発生ダスト亜鉛濃度を示す。下層炭材「あり」とは、炉床上に炭材として石炭を層厚５０ｍｍに敷いた上に、混合原料を積層したことを意味し、原料状態「ブリケット」とは混合原料を塊成化して粒径１０〜１５ｍｍのペレットとして使用したことを意味している。また、自家発生ダストの配合量および抜き出し量は、２週間の操業における平均値で示し、自家発生ダストの配合方法は、自家発生ダストの一部を混合原料に配合して使用する場合を「常時循環」、自家発生ダストを混合原料に配合して使用しないで全量を抜き出す場合を「なし」として示した。なお、表４中の温度とは回転炉床炉内の最高温度を示しており、処理時間とは回転炉床炉中で混合原料が加熱処理される時間である。 Table 4 shows the operating conditions of the rotary hearth furnace, the blending amount of the mixed raw material, the amount of self-generated dust extracted, and the self-generated dust zinc concentration. The lower carbonaceous material “Yes” means that the mixed raw material is laminated on the hearth as a carbonaceous material on the hearth, and the raw material state “briquette” agglomerates the mixed raw material. It means that it was used as a pellet having a particle size of 10 to 15 mm. In addition, the amount of self-generated dust and the amount of extraction are shown as an average value in the operation for two weeks. The method of compounding self-generated dust is the case where a part of the self-generated dust is used in a mixed raw material. “Circulation” and “None” indicate the case where the entire amount is extracted without blending the self-generated dust into the mixed raw material. The temperature in Table 4 indicates the maximum temperature in the rotary hearth furnace, and the processing time is the time during which the mixed raw material is heat-treated in the rotary hearth furnace.
操業Ｎｏ．１〜５は、従来技術であり、自家発生ダストを全量抜き出した比較例である。各操業においては、高亜鉛鉱石Ａと通常鉱石Ｂの混合比を変更している。この場合に得られる自家発生ダストの亜鉛濃度はいずれも１０ｍａｓｓ％以下であり、このまま亜鉛原料として使用することは難しいものであった。 Operation No. 1-5 is a prior art and is a comparative example which extracted all the self-generated dust. In each operation, the mixing ratio of the high zinc ore A and the normal ore B is changed. The zinc concentration of the self-generated dust obtained in this case is 10 mass% or less, and it was difficult to use it as a zinc raw material.
一方で、自家発生ダストの一部を混合原料に配合して循環利用した操業Ｎｏ．１−２、２−２、３−２、４−２、５−２は、自家発生ダストの配合量を上記式（Ｙ２）を用いて決定したものであり、操業を継続した結果、自家発生ダストの亜鉛濃度は予想通り１０ｍａｓｓ％になり、ウエルツキルンなどで粗酸化亜鉛を製造するための原料とすることができるものとなった。 On the other hand, an operation No. 1 in which a part of self-generated dust was mixed with the raw material and recycled. 1-2, 2-2, 3-2, 4-2, and 5-2 are determined by using the above formula (Y2) for the amount of self-generated dust. As expected, the zinc concentration of the dust was 10 mass%, which can be used as a raw material for producing crude zinc oxide with a Weltz kiln or the like.
また、操業Ｎｏ．１−３、２−３、３−３、４−３、５−３は、自家発生ダストの配合量を上記式（Ｚ２）を用いて決定したものであり、操業を継続した結果、自家発生ダストの亜鉛濃度は予想通り５０ｍａｓｓ％になり、直接亜鉛を製造するための原料とすることができるものとなった。 In addition, operation No. 1-3, 2-3, 3-3, 4-3, and 5-3 are determined by using the above formula (Z2) for the amount of self-generated dust. As expected, the zinc concentration of the dust was 50 mass%, which can be used as a raw material for directly producing zinc.
以上のように、本発明方法を用いることで鉄鉱石を還元する際に発生するダストの亜鉛濃度を高めることができた。 As described above, by using the method of the present invention, it was possible to increase the zinc concentration of dust generated when reducing iron ore.
また、高亜鉛含有鉄鉱石を用いた場合は、抜き出す自家発生ダストの亜鉛濃度がすみやかに定常状態に達し、抜き出し量を多くして操業することが可能であり、従来の鉱石を使用した場合に比較して、亜鉛濃度の高いダストを効果的に回収することが可能となった。 In addition, when using high-zinc iron ore, the zinc concentration of the self-generated dust to be extracted quickly reaches a steady state, and it is possible to operate with a large amount of extraction. In comparison, dust having a high zinc concentration can be effectively recovered.
実施例１と同じ設備を用い、実施例１と同様にして、還元鉄の製造試験を行った。但し、本実施例においては、ダスト中亜鉛濃度より判断して、抜き出し量をコントロールする操業方法を用いた。 Using the same equipment as in Example 1, a reduced iron production test was conducted in the same manner as in Example 1. However, in this example, an operation method was used in which the extraction amount was controlled based on the zinc concentration in the dust.
使用した鉱石は鉱石Ａ（高亜鉛濃度）であり、一日３０トンを使用した。一日に発生するダストは全量回収し、亜鉛濃度を測定して、目標亜鉛濃度より高ければ、適当量を抜き出して高亜鉛含有ダストとした。残ったダストは翌日使用する鉱石と混合して、翌日の操業で混合原料の一部として再利用した。炭材配合量は鉱石に対して１９．５ｍａｓｓ％とした。加熱最高温度は１３００℃である。 The ore used was ore A (high zinc concentration), and 30 tons per day was used. The total amount of dust generated in one day was collected, and the zinc concentration was measured. If the zinc concentration was higher than the target zinc concentration, an appropriate amount was extracted to obtain a high zinc-containing dust. The remaining dust was mixed with the ore used the next day and reused as a part of the mixed raw material in the next day's operation. Carbon compounding amount was 19.5 mass% with respect to the ore. The maximum heating temperature is 1300 ° C.
まず、比較のために、亜鉛濃度に関係なく、発生ダストから毎日０．１８ｔずつ、抜き出しを行う操業試験を行った。結果を図４、５に示す。 First, for comparison, an operation test was performed in which 0.18 t was extracted from the generated dust every day regardless of the zinc concentration. The results are shown in FIGS.
図４は発生したダストの亜鉛濃度の変化を示すグラフであり、図５は抜き出したダスト量と発生したダスト量の変化を示すグラフである。ダスト濃度に関係なく、毎日一定量を抜き出した場合、発生したダストの亜鉛濃度は１０ｍａｓｓ％以上となることはなく、亜鉛回収に用いるには不適であった。 FIG. 4 is a graph showing changes in the zinc concentration of the generated dust, and FIG. 5 is a graph showing changes in the extracted dust amount and the generated dust amount. Regardless of the dust concentration, when a certain amount was extracted every day, the zinc concentration of the generated dust did not become 10 mass% or more, which was unsuitable for use in zinc recovery.
次に、発生したダストの亜鉛濃度が１０ｍａｓｓ％を超えた日にのみ、０．２ｔずつ抜き出しを行う操業試験を行った。結果を図６、７に示す。 Next, only on the day when the zinc concentration of the generated dust exceeded 10 mass%, an operation test was performed in which extraction was performed by 0.2 tons. The results are shown in FIGS.
図６は発生したダストの亜鉛濃度の変化を示すグラフであり、図７は抜き出したダスト量と発生したダスト量の変化を示すグラフである。ダストの抜き出しを行うと、一時的に発生するダストの亜鉛濃度は減少するが、抜き出しを行わないと再度上昇して、１０ｍａｓｓ％以上となる。このようにして、約２日に１回抜き出しすることで、常に亜鉛濃度１０ｍａｓｓ％以上の高亜鉛含有ダストを回収することが可能であった。 FIG. 6 is a graph showing changes in the zinc concentration of the generated dust, and FIG. 7 is a graph showing changes in the extracted dust amount and the generated dust amount. When the dust is extracted, the zinc concentration of the dust generated temporarily decreases, but if it is not extracted, it rises again and becomes 10 mass% or more. Thus, by extracting once every two days, it was always possible to recover high zinc-containing dust having a zinc concentration of 10 mass% or more.
さらに、発生したダストの亜鉛濃度が５０ｍａｓｓ％を超えるまで、回収した発生ダストを混合原料として再利用し、５０ｍａｓｓ％を超えた日にのみ、０．２ｔずつ抜き出しを行う操業試験を行った。結果を図８、９に示す。 Furthermore, until the zinc concentration of the generated dust exceeded 50 mass%, the recovered generated dust was reused as a mixed raw material, and an operation test was performed in which extraction was performed by 0.2 t only on the day when it exceeded 50 mass%. The results are shown in FIGS.
図８は発生したダストの亜鉛濃度の変化を示すグラフであり、図９は抜き出したダスト量と発生したダスト量の変化を示すグラフである。抜き出しを行うことで一時的に発生ダストの亜鉛濃度は減少するが、抜き出しを行わないと再度上昇して、５０ｍａｓｓ％以上となる。このようにして、常に亜鉛濃度５0ｍａｓｓ％以上の高亜鉛含有ダストを回収することが可能であった。 FIG. 8 is a graph showing changes in the zinc concentration of the generated dust, and FIG. 9 is a graph showing changes in the extracted dust amount and the generated dust amount. By extracting, the zinc concentration of the generated dust temporarily decreases, but if not extracted, it rises again and becomes 50 mass% or more. In this way, it was always possible to recover high zinc-containing dust having a zinc concentration of 50 mass% or more.
以上のように、発生するダスト中の亜鉛濃度を測定し、測定濃度に基づいてダストの抜き出し量をコントロールすることで、ダストの亜鉛濃度を目標濃度以上にすることができ、ダストをより有効に利用することができる。 As described above, by measuring the zinc concentration in the generated dust and controlling the amount of dust extracted based on the measured concentration, the zinc concentration of the dust can be made higher than the target concentration, making the dust more effective. Can be used.
１ 回転炉床炉
２ 炉体
２ａ 予熱帯
２ｂ 還元帯
２ｄ 冷却帯
３ 回転炉床
４ 混合原料
５ バーナー
６ 装入装置
７ 排出装置
８ 冷却装置
１１ 鉱石ホッパー
１２ 石炭ホッパー
１４ 混合機
１５ 回転炉床炉
１６ 還元鉄排出口
１７ 排ガスダクト用バグフィルター
１８ 粉体搬送用ローリー
１９ 吸引ファン
２０ 煙突
２１（２１ａ、２１ｂ） 自家発生ダスト搬送コンベアー
２２ 自家発生ダスト貯蔵ホッパー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記移動型炉床炉で発生するダストの一部を前記混合原料に混合して循環使用することとし、
前記混合原料中の亜鉛濃度に基づいて、前記ダストの残部となる、高亜鉛含有ダストとして分離するダストの量を決定し、
決定した量のダストを高亜鉛含有ダストとして分離することを特徴とする還元鉄製造方法。 Is it possible to load a mixed raw material mixed with iron ore and a carbon-based solid reducing material on the hearth of a mobile hearth furnace, supply heat from the upper part of the hearth to reduce the mixed raw material, and melt the mixed raw material? Or when melting only a part and producing reduced iron,
Some of the dust generated in the moving hearth furnace and be recycled by mixing the mixed material,
Based on the zinc concentration in the mixed raw material, determine the amount of dust to be separated as high zinc-containing dust, which is the remainder of the dust,
Reduced iron producing method characterized by separating the Dust of the determined amount as high zinc-containing dust.
（高亜鉛含有ダストとして分離するダストの量（ｋｇ／ｔ−Ｆｅ））≦１０×Σ｛（原料ｉ中亜鉛濃度）×（原料ｉ原単位）｝・・・（Ｙ）
ただし、原料ｉは混合原料中の各成分を示す。 The method for producing reduced iron according to claim 1 , wherein the amount (kg / t-Fe) of dust to be separated as high zinc-containing dust is determined by the following equation (Y).
(Amount of dust separated as high zinc-containing dust (kg / t-Fe)) ≦ 10 × Σ {(zinc concentration in raw material i) × (raw material i basic unit)} (Y)
However, the raw material i shows each component in a mixed raw material.
（高亜鉛含有ダストとして分離するダストの量（ｋｇ／ｔ−Ｆｅ））≦２×Σ｛（原料ｉ中亜鉛濃度）×（原料ｉ原単位）｝・・・（Ｚ）
ただし、原料ｉは混合原料中の各成分を示す。 The method for producing reduced iron according to claim 1 , wherein the amount (kg / t-Fe) of dust to be separated as high zinc-containing dust is determined by the following equation (Z).
(Amount of dust to be separated as high zinc-containing dust (kg / t-Fe)) ≦ 2 × Σ {(Zinc concentration in raw material i) × (raw material i basic unit)} (Z)
However, the raw material i shows each component in a mixed raw material.
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